Как космос влияет на иммунную систему астронавтов?

Космос - это враждебная среда для человека, представляющая множество рисков для здоровья, включая возможность вызвать изменения в иммунной системе во время космического полета. Такая дисрегуляция иммунной системы может иметь серьезные последствия для космических полетов.

В 2021 году Европейское космическое агентство инициировало программу Terra Novae, которая предусматривает три пункта назначения, включая Луну, Марс и низкую околоземную орбиту. Космонавты нового поколения, участвующие в программе Terra Novae, будут проходить предполетное обследование, чтобы предсказать и смягчить их реакцию на космические условия и в конечном итоге сохранить их благополучие.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале npj Microgravity, описывает, как микрогравитация и радиация влияют на иммунную систему.

Влияние космических условий на иммунные клетки и развитие

Многочисленные исследования изучали влияние космического полета на развитие иммунных клеток. Например, количество предшественников моноцитов и гранулоцитов уменьшалось у грызунов в космосе или при воздействии антиортостатической подвески.

Аналогичным образом, в одном из исследований на модели амфибий наблюдалась повышенная транскрипция тяжелой цепи иммуноглобулина M (IgM) и пониженная экспрессия Ikaros, лимфоидно-определяющего транскрипционного фактора, что позволяет предположить влияние на развитие В-клеток.

У мышей, летавших на борту спутника в течение месяца, наблюдались изменения в экспрессии белков, участвующих в развитии иммунных клеток и костей бедра. Через неделю после приземления в селезенке и костном мозге этих мышей также уменьшилось количество В-клеток. Аналогичным образом, в тимусе плода мыши в условиях моделируемой микрогравитации (sμG) было выявлено снижение стадий созревания Т-клеток.

Одно исследование показало увеличение количества нейтрофилов после короткого и длительного космического полета, хотя клетки имели сниженную способность к фагоцитозу. Также сообщалось об увеличении соотношения нейтрофилов и лимфоцитов, когда лейкоциты здоровых доноров подвергались воздействию sμG. Это также было заметно у астронавтов после шестимесячной экспедиции на Международную космическую станцию (МКС).

В недавнем исследовании сообщалось, что реальная микрогравитация (μG) и sμG снижают дифференциацию гемопоэтических предшественников в макрофаги. В этом исследовании также отмечено снижение поляризации в провоспалительные M1 или противовоспалительные M2 макрофаги. Было показано, что продукция реактивных форм кислорода (ROS) макрофагами увеличивается в условиях космоса.

Цитотоксическая способность естественных клеток-киллеров (NK) снизилась в условиях μG и sμG. Пролиферация дендритных клеток (ДК) из клеток-предшественников в крови человека подавлялась в условиях sμG, наряду со снижением экспрессии кластера дифференцировки 80 (CD80) и основных молекул комплекса гистосовместимости (MHC) класса II.

Первые исследования на культивированных человеческих клетках показали изменения в цитоскелетных структурах в условиях микрогравитации. Недавно изменения актинового цитоскелета были продемонстрированы в раковых клетках в условиях микрогравитации во время параболического полета.

Изменения в экспрессии генов наблюдались в Т-клетках, побывавших в космосе. Реакция лимфоцитов на митогены была снижена у космонавтов и астронавтов после космического полета.

Шестимесячное пребывание на МКС не вызвало изменений в количестве В-клеток. Тем не менее, в одном исследовании сообщалось об изменении репертуара IgM у двух космонавтов, которые провели шесть месяцев на МКС.

Иммунизация модели амфибии во время пятимесячного космического полета выявила изменения в выработке антител и скорости соматической гипермутации. Примечательно, что количество моноцитов остается относительно стабильным во время коротких космических полетов, но увеличивается во время длительных полетов.

Пробелы в знаниях и рекомендации

Определение реакции и адаптации иммунных клеток после длительного воздействия радиации, стресса и микрогравитации недостаточно изучено и требует дальнейшего исследования. Пыль внутри космических кораблей также может вызывать раздражение глаз и кожи у астронавтов, и этот вопрос следует рассмотреть при длительных полетах.

Изучение раздражения и инфекции, вызванных загрязнением микробами, марсианским или лунным материалом, также может быть актуальным. Для максимальной защиты от инфекционных заболеваний следует рассмотреть возможность вакцинации космонавтов до и во время космических полетов.

Нет никаких доказательств повышенного риска аутоиммунных заболеваний в связи с космическими полетами. Однако не следует пренебрегать этим вопросом, поскольку предыдущие исследования указывают на возможную связь.

Космическая радиация представляет собой значительную угрозу развития рака во время длительных космических полетов, поэтому выявление механизмов, лежащих в ее основе, имеет решающее значение. Реактивация латентных вирусов - еще одна значительная угроза, которую необходимо отслеживать во время космических полетов.

Для смягчения этих проблем исследователи рекомендуют стандартизировать методики проведения экспериментов и анализов, связанных с иммунитетом, и создать базу данных результатов интегративных исследований, проведенных в космосе и на земле. Еще одна рекомендация - разработка новых инструментов для изучения иммунной системы и интеграция анализов иммунной системы с другими тканями/органами для сохранения здоровья космонавтов.

Расширение сотрудничества между исследователями космической физиологии поможет лучше определить физиологию космонавтов во время полетов в дальний космос. Недавно в рамках одной из инициатив был предложен протокол специальных иммунологических контрмер для исследовательских миссий в глубоком космосе.

https://www.news-medical.net/news/20230702/How-does-space-affect-the-immune-system-of-astronauts.aspx